지름 27㎞ ‘화성의 달’ 포보스, 화성의 비밀을 밝힌다

일식때 지표면 온도 미세한 변화
지진의 원인으로 최근에 밝혀져
포보스 움직임 정확히 이해하면
화성 온도·구성물질 추정 가능

화성의 두 위성 '포보스'(오른쪽)와 '데이모스'의 상상도. 위키미디어 제공

NASA의 화성탐사선 '큐리오시티'가 태양 속으로 들어가는 포보스의 사진을 전송했다. NASA 제공

NASA의 지질탐사선 '인사이트'가 화성 일식때 지표면의 변화를 측정했다. NASA 제공

직경 27㎞에 불과한 작은 위성이 화성의 대기·지질 환경에 영향을 주고 있다. 과학자들은 다양한 변화들을 분석해 화성이 어떤 물질로 이뤄졌는지 조금씩 밝혀내고 있다.

스위스 취리히연방공대(ETH) 연구진은 화성의 일식을 분석했다. 화성의 위성들이 달보다 훨씬 작아 일식이 일어나더라도 태양을 완전히 가리지 못하지만 일부 지역의 지면이 2℃ 내려가는 변화를 보였다.

ETH 지구물리학 연구소의 지진학자 사이먼 스탈러는 화성 일식때 온도변화가 지표면에 변화가 온다는 분석을 '지오피지컬 리서치 레터스'에 발표했다.

진동의 원인은 온도변화

미국 항공우주국(NASA) 화성 지질탐사선 '인사이트'는 2018년 11월 화성 적도 부근 엘리시움 평원에 착륙해 다양한 정보를 전달해주고 있다. 인사이트는 지금까지 약 40건의 미미한 진동을 측정했다. 그 중 진도 3.8의 지진이 가장 강했다. 이외에도 화성에서 수백 건의 미세한 진동이 일어났다.

ETH 화성 팀은 지난 4월 화성의 일식때 인사이트가 수집한 데이터를 분석했다. 인사이트는 화성 일식때 적외선 센서를 이용해 지면이 2℃ 내려가는 것을 포착했다. 이때 미세한 진동이 지진 계측기에 포착됐다.

연구진이 데이터를 받아봤을때 포보스의 중력이 진동을 발생한 것으로 착각했다. 분석결과 지표면의 온도변화가 진동의 원인으로 파악됐다. 지진학 및 파동 물리학 연구 그룹의 마틴 밴 드리엘은 "일식이 일어나는 동안 지표면 식는데 이때 고르지 않게 변형돼 계측기가 기울어진 것"이라고 설명했다.

연구진은 인사이트가 측정한 진동 원인을 지구에서 찾아냈다. 한 과학자가 1997년 독일 검은숲 지진 관측소에서 비슷한 진동 현상을 발견했다. 관측소의 연구진은 지진 계측기 시험때 불빛을 끄는 것을 깜빡했다.

60W 전구에서 나온 열이 지하 깊숙히 위치한 화강암 바닥을 따뜻하게 만든 것이다. 이 영향으로 바닥이 팽창해 지진 계측기를 한쪽으로 미세하게 기울게 했다.

'화성의 달' 포보스와 데이모스

화성은 지구의 달 같은 포보스와 데이모스, 두개의 위성이 공전한다. 이 위성들은 타원체로 직경이 각각 27㎞, 16㎞로 3474.2㎞인 달보다 훨씬 작다. 포보스는 화성에서 약 9380㎞ 떨어져 7시간 30분에 한번씩 돌고 있다.

포보스가 태양과 화성 사이를 지나면서 1년에 3일간 최대 7번까지 일식이 일어난다. 포보스는 크기가 작아 태양을 가리더라도 완전히 가리는 개기일식이 일어나지 않으며 시간도 매우 짧아 30초 동안 이뤄진다.

이런 포보스는 그 속도를 늦추면서 점점 추락하고 있다. 과학자들은 3000만~5000만년 안에 사라질 것으로 예상하고 있다.

연구진은 탐사선이 포보스와 화성의 변화들을 더 자세히 측정해야 한다고 주장한다. 포보스의 자오선 통과가 언제 시작되고 끝나는지 정확히 안다면 궤도를 정확히 계산할 수 있다.

ETH 지구물리학 연구소의 아미르 칸은 "포보스의 움직임을 이용해 화성 내부 온도와 구성물질을 추정할 수 있다"고 말했다.

[e-mail] 김만기 기자